开放式过程装备控制综合实验系统开发

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实验教学是专业人才培养的重要环节,实验教学的设备系统和教学组织形式,直接关系到实验教学的效果和学生能力的达成度。本文针对过程装备控制技术实验教学的实际需要,基于模块化、平台化的设计思想,以设计性、探究性实验为目标,设计开发了一套开放式的过程装备控制综合实验系统。(1)分析了实验系统的功能要求,完成了实验系统总体设计。以某洗涤剂生产为原型,以典型的搅拌反应罐为核心构建过程系统微缩流程装置。测控系统平台采用模块化设计,配开放式安装底板,采用工业标准的安装导轨、接线端子排,电气接口与工业现场一致。基于模块化的流程装置和开放式的测控平台,学生可自行设计、搭建相关测控回路,以常规仪表控制、PLC控制、计算机直接控制等多种控制模式,实现转速、液位、温度、压力、流量等多参量的控制。(2)完成了微缩流程装置的详细设计和检测控制仪表的选型设计。流程装置分为流体循环控制和搅拌罐两大独立的台架模块,包括主水箱、高位槽、夹套罐系统、分段加料系统、搅拌罐系统等设备模块,多用快装式柔性连接,便于系统扩展应用。设置有水槽液位、夹套罐温度、循环流量、阀前压力、搅拌转速等常见测控对象,配备有全套检测变送模块,调节阀、多级泵、电加热器、搅拌器等多种控制执行元件,以及智能仪表、PLC、触摸屏、变频器等常用控制仪表和数据采集控制模块,便于多种控制模式的实现。(3)探讨了系统应用软件开发方法。分析了计算机控制软件系统的一般功能,包括信号采集、数据处理与存储、界面交互、网络扩展等,并以MCGS工控组态软件为例,按照模块化设计思想,探讨了相关功能模块的开发实现过程。(4)对实验平台进行了应用测试。分析了实验系统主要功能,给出了系统典型配置,并以某洗涤剂生产为例,设计开发了搅拌混合综合控制实验项目。系统基于“PLC+变频器”的控制模式,以MCGS组态软件构建触摸屏监控系统,可实现多组分加料控制、搅拌转速分程控制、物料温度分程控制等工艺操作。文中给出了系统控制原理及信号连接、PLC和触摸屏的软件开发过程及其应用效果。应用表明,基于本实验系统,使用者可自主设计、自行硬件接线、开发软件系统,构建自己的过程装备控制系统。
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